DE4232040A1

DE4232040A1 - Drehmomenterfassungssystem

Info

Publication number: DE4232040A1
Application number: DE4232040A
Authority: DE
Inventors: Yorikazu Tsuji; Toshimi Okazaki; Hiroyuki Nakamura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2012-09-25
Also published as: DE4232040C2; JPH0634461A; JP2969309B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehmomenterfassungs system zum Erfassen des Drehmomentes, welches auf ein Rota tionselement wie eine Leistungsübertragungswelle eines Mo torfahrzeugs wirkt, und betrifft insbesondere ein solches Drehmomenterfassungssystem, das das Drehmoment auf der Basis des Torsionswinkels des Rotationselementes erfaßt.

In jüngster Zeit besteht immer mehr Nachfrage nach Drehmo menterfassungen. Um z. B. die Drehmomentverteilung auf die Vorderräder und die Hinterräder bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug genau zu steuern, muß das auf jedes Rotationsele ment wirkende Drehmoment mit hoher Genauigkeit erfaßt wer den.

Es ist ein Drehmomenterfassungssystem bekannt, welches den Torsionswinkel des Rotationselementes aufgrund des darauf wirkenden Drehmomentes erfaßt und die Größe des Drehmomentes auf der Basis des Torsionswinkels bestimmt. Es können z. B. zumindest ein Paar von Drehkodierern an dem Rotationselement vorgesehen werden und der Torsionswinkel wird auf der Basis der Phasendifferenz Δt der Erfassungssignale der Kodierer gemessen und der Torsionswinkel wird dann in das Drehmoment umgewandelt.

Als solche Winkel- bzw. Drehkodierer sind solche bekannt, die optische Einrichtungen verwenden, und solche, die magne tische Einrichtungen verwenden. In der japanischen, nicht geprüften Patentveröffentlichung Nr. 62(1987)-2 39 031 ist z. B. ein Drehmomenterfassungssystem offenbart, welches ma gnetische Drehkodierer verwendet. Um jedoch den Torsions winkel durch Verwendung derartiger Drehkodierer zu erfassen, muß das Drehmoment mit einem Schlitz, einem Zahnrad oder dergleichen versehen sein, was sich nachteilig auf die Größe und das Gewicht des Systems auswirkt. Weiterhin werden beim Montieren der Drehkodierer inhärent Montagefehler erzeugt. Wenn sich weiterhin die verbleibende bzw. Resttorsionsbela stung des Rotationselementes akkumuliert, verändern sich die relativen Positionen der Drehkodierer graduell und die Dreh momenterfassungsgenauigkeit verschlechtert sich mit der Zeit.

Das auf ein Rotationselement wirkende Drehmoment kann auch erfaßt werden unter Verwendung eines Belastungsfeinmeßin strumentes oder eines magnetostriktiven Materials. Die Ver wendung des Feinmeßinstrumentes führt jedoch zu Schwierig keiten beim Anbringen bzw. Bondieren des Belastungsfeinmeß gerätes an dem Rotationselement und beim Abnehmen eines Signals von dem Belastungsfeinmeßinstrument. Die Verwendung von magnetostriktivem Material ist nachteilig dahingehend, daß das magnetostriktive Material an dem Rotationselement angebracht bzw. bondiert werden muß oder das Rotationsele ment unter Ausbildung einer Vertiefung oder dergleichen hergestellt werden muß.

Es ist in der japanischen, nicht geprüften Patentveröffent lichung Nr. 3(1991)-1 15 940 ein Drehmomenterfassungssystem vorgeschlagen worden, welches das Drehmoment auf ein Rota tionselement auf die folgende Art und Weise erfaßt.

Bei dem Drehmomenterfassungssystem ist ein Paar von magneti schen Aufzeichnungsmedien wie Magnetplatten oder -scheiben an dem Rotationselement unter Beabstandung voneinander um eine vorbestimmte Entfernung L in Längsrichtung des Rota tionselementes angebracht, ein Paar von Magnetköpfen ist jeweils gegenüberstehend zu den magnetischen Aufzeichnungs medien vorgesehen, periodische Signale, die phasengleich sind, werden auf die Medien durch die Köpfe aufgezeichnet, während keine Last auf das Rotationselement wirkt, die peri odischen Signale werden durch die Köpfe reproduziert, wenn eine Belastung auf das Rotationselement wirkt, eine Phasen differenz Δt zwischen den erzeugten Signalen wird erfaßt und das Drehmoment T auf das Rotationselement wird berechnet gemäß der folgenden Formel auf der Basis der Phasendifferenz Δt.

T = π²Gd⁴ · Δt · (f/fo) · No/16L (1)

wobei G das Schubmodul bzw. Stirnmodul des Rotationselemen tes darstellt, d den Durchmesser des Rotationselementes dar stellt, f die Frequenz des wiedergegebenen Signals dar stellt, fo die Frequenz des aufgezeichneten Signals dar stellt und No die Rotationsgeschwindigkeit des Rotations elementes beim Aufzeichnen des Signals darstellt.

Das Drehmomenterfassungssystem kann das Drehmoment ohne Veränderung mit der Zeit genau erfassen, da die periodischen Signale zu jeder Zeit neu geschrieben werden können. Das System führt jedoch zu einem anderen Problem dahingehend, daß, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationselement fluktuiert bzw. schwankt, die periodischen Signale nicht mit Genauigkeit aufgezeichnet werden können und ein Fehler in dem berechneten Wert des Drehmomentes erzeugt wird. Die Geschwindigkeit eines Rotationselement in dem Antriebssystem eines Fahrzeuges schwankt generell häufig und es ist sehr schwierig, die Schwankung zu unterdrücken.

In Anbetracht der oben stehenden Beobachtungen und Beschrei bung ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehmomenterfassungssystem zu schaffen, welches einfach im Aufbau und klein in der Größe ist und das Drehmoment eines Rotationselementes mit einer hohen Genauigkeit frei von Fehlern aufgrund von Alterungserscheinungen bzw. -änderungen oder aufgrund von Montagefehlern erfassen kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehmomenterfassungssystem anzugeben, welches das Drehmoment eines Rotationselementes mit einer hohen Genauigkeit erfas sen kann, selbst wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rota tionselementes schwankt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehmomenterfassungssystem anzugeben, welches das Drehmoment eines Rotationselementes mit einer hohen Genauigkeit erfas sen kann, und zwar unabhängig von der Richtung der Belas tung, die auf das Rotationselement wirkt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehmomenterfassungssystem anzugeben, welches die Richtung der Belastung leicht erfassen kann, die auf das Rotations element wirkt.

Erfindungsgemäß sind ein erster und ein zweiter Magnetkopf voneinander in axialer Richtung des Rotationselementes beab standet und ein dritter Magnetkopf ist von dem ersten Ma gnetkopf um einen vorbestimmten Winkel Ro in umfänglicher Richtung des Rotationselementes beabstandet. Die Phasendif ferenz Δt zwischen den Positionssignalen, die durch den ersten und den zweiten Magnetkopf wiedergegeben werden, wird erfaßt und zur selben Zeit wird die Zeitdifferenz t zwischen den Positionssignalen, die durch den ersten und den dritten Magnetkopf widergegeben werden, erfaßt. Der Winkel der Tor sion R des Rotationselementes und das darauf wirkende Dreh moment T werden berechnet unter Verwendung der Zeitdifferenz t und der Phasendifferenz Δt.

D.h., erfindungsgemäß wird ein Drehmomenterfassungssystem zum Erfassen eines Drehmomentes angegeben, das auf ein Rota tionselement wirkt, mit
einem ersten Magnetkopf, der nahe zu der Umfangsober fläche des Rotationselementes angeordnet ist und einem ersten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt gegenüber steht, der auf der Umfangsfläche des Rotationselementes vorgesehen ist,
einem zweiten Magnetkopf, der nahe der Umfangsfläche des Rotationselementes angeordnet ist und einem zweiten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt gegenübersteht, der auf der Umfangsfläche des Rotationselementes vorgesehen ist, wobei der zweite Magnetkopf von dem ersten Magnet kopf um eine vorbestimmte Entfernung in Längsrichtung des Rotationselementes beabstandet ist,
einem dritten Magnetkopf, der nahe der Umfangsfläche des Rotationselementes angeordnet ist und dem ersten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt gegenübersteht, wobei der dritte Magnetkopf gegenüber dem ersten Ma gnetkopf um einen vorbestimmten Winkel in umfänglicher Richtung des Rotationselementes winkelmäßig beabstandet ist,
einer Aufzeichnungseinrichtung, die ein erstes und ein zweites Positionssignal jeweils auf dem ersten und dem zweiten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt über den ersten und den zweiten Magnetkopf aufzeichnet, während sich das Rotationselement unter keiner Belastung bzw. unbelastet dreht,
einer Wiedergabeeinrichtung, die das erste Positions signal über den ersten und den dritten Magnetkopf und das zweite Positionssignal über den zweiten Magnetkopf wiedergibt, während sich das Rotationselement unter Belastung bzw. belastet dreht,
einer Phasendifferenzerfassungseinrichtung, die die Phasendifferenz zwischen den durch den ersten und den zweiten Magnetkopf wiedergegebenen Positionssignalen erfaßt,
einer Zeitdifferenzerfassungseinrichtung, die die Zeit differenz zwischen den durch den ersten und den dritten Magnetkopf wiedergegebenen Positionssignalen erfaßt,
einer Torsionswinkelberechnungseinrichtung, die den Torsionswinkel des Rotationselementes erfaßt, wenn sich dieses belastet dreht, und zwar auf der Basis des vor bestimmten Winkels, der Phasendifferenz und der Zeit differenz, und
einer Drehmomentberechnungseinrichtung, die das auf das Rotationselement wirkende Drehmoment auf der Basis des Torsionswinkels berechnet.

Die magnetischen Aufzeichnungsabschnitte können z. B. durch Aufbringung oder Plasma-Sprühüberziehen von magnetischem Material auf die Umfangsfläche des Rotationselementes gebil det werden. Weiterhin können die magnetischen Aufzeichnungs abschnitte Teile des Rotationselementes selbst sein, wenn das Rotationselement aus magnetischem Material gebildet ist. Der erste und der zweite magnetische Aufzeichnungsabschnitt müssen nicht getrennt voneinander ausgebildet sein, sondern können einstückig miteinander ausgebildet sein.

Der erste und der dritte Magnetkopf können einen einzelnen Mehrspalt-Magnetkopf mit einem Paar von Spalten aufweisen.

Der Winkel der Torsion R des Rotationselementes kann auf der Basis des Winkels Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf, der Phasendifferenz Δt und der Zeitdifferenz t z. B. gemäß der folgenden Formel (2) berechnet werden und das Drehmoment T, welches auf das Rotationselement wirkt, kann auf der Basis des Winkels der Torsion R z. B. gemäß der fol genden Formel (3) berechnet werden.

R = (Δt/t) · Ro (2)

T = π²Gd⁴ · R/64L (3)

wobei G das Quer- bzw. Stirnmodul des Rotationselementes darstellt, d den Durchmesser des Rotationselementes dar stellt und L die Entfernung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetkopf darstellt.

Vorzugsweise werden die auf der ersten Magnetschicht aufge zeichneten Positionssignale mit regulären Abständen bzw. gleichmäßigen Intervallen aufgezeichnet in so großer Anzahl wie möglich, wie oben beschrieben.

Die Intervalle bzw. Wellenlängen, mit denen die Positions signale aufgezeichnet werden, sollten größer sein als der Winkel Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf, um die Zeitdifferenz t korrekt erfassen zu können.

Hierzu hat das Drehmomenterfassungssystem gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung eine Rotationsge schwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Rota tionsgeschwindigkeit des Rotationselementes. Weiterhin ist die Aufzeichnungsschaltungseinrichtung ausgelegt, die Eigen schaften der auf der ersten Magnetschicht aufgezeichneten Positionssignale gemäß der Rotationsgeschwindigkeit des Rotationselementes derart zu verändern, daß das Drehmoment mit einer hohen Genauigkeit erfaßt werden kann, ohne durch Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsele mentes beeinflußt zu werden.

Die Rotationsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung weist z. B. eine Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung auf, die ein Positionssignal auf einem magnetischen Auf zeichnungsabschnitt, der auf dem Rotationselement vorgesehen ist, über einen Magnetkopf aufzeichnet und das Positions signal über einen Magnetkopf wiedergibt, und weist eine Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung auf, die die Rotationsgeschwindigkeit auf der Basis des wiedergegebenen Positionssignals berechnet.

Die Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung kann ein Paar von Magnetköpfen aufweisen, die winkelmäßig voneinander um einen vorbestimmten Winkel in umfänglicher Richtung des Rotationselementes beabstandet sind und die Rotationsge schwindigkeitsberechnungseinrichtung berechnet die Rota tionsgeschwindigkeit auf der Basis des vorbestimmten Winkels und der Zeitdifferenz zwischen wiedergegebenen Positionssi gnalen, die erhalten werden durch Wiedergeben des über einen der Magnetköpfe aufgezeichneten Positionssignals über beide der Magnetköpfe.

Der erste Magnetkopf kann den einen der Magnetköpfe verdop peln bzw. gleichzeitig bilden und der dritte Magnetkopf kann den anderen der Magnetköpfe verdoppeln bzw. gleichzeitig bilden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Drehmomenterfassungssystem weiterhin eine Lastrichtungsbestimmungseinrichtung, die die Richtung der Last bestimmt, die auf das Rotationselement wirkt.

Z.B. kann die Richtung der Last, die auf das Rotationsele ment wirkt, bestimmt werden auf der Basis eines Vergleichs der Differenz zwischen den Zeiten, zu denen die wiedergege benen Positionssignale, die jeweils durch den ersten und den zweiten Magnetkopf wiedergegeben werden, erfaßt werden, und der Differenz zwischen den Zeiten, zu denen die wiedergege benen Positionssignale, die jeweils durch den zweiten und den dritten Magnetkopf wiedergegeben werden, erfaßt werden.

Die Richtung der Last, die auf das Rotationselement wirkt, kann auch bestimmt werden gemäß der Erfassungszeit der wie dergegebenen Positionssignale, die jeweils durch den ersten und den zweiten Magnetkopf wiedergegeben werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 und 3 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Be triebs des Drehmomenterfassungssystems,

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die den in der ersten Ausführungsform verwendeten Magnetkopf zeigt,

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Modifikation des Magnetkopfes zeigt,

Fig. 6 ist eine Ansicht zum Erläutern des Betriebs des in Fig. 5 gezeigten Magnetkopfes,

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Modifikation des Magnetkopfes zeigt,

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 9 und 10 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Be triebs des Drehmomenterfassungssystems,

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die das in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform verwendete Rota tionsgeschwindigkeitserfassungssystem zeigt,

Fig. 12 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Beispiel der Zeitdifferenzerfassungsschaltung zeigt, die in dem Rota tionsgeschwindigkeitserfassungssystem verwendet wird,

Fig. 13 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Beispiel der Rotationsgeschwindigkeitsberechnungsschaltung zeigt, die in dem Rotationsgeschwindigkeitserfassungssystem verwendet wird,

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Zeitdifferenzerfassungsschaltung und der Rotationsgeschwin digkeitsberechnungsschaltung,

Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 16 und 17 sind Zeitdiagramme zum Erläutern bzw. Darstellen des Problems, welches durch die dritte Ausfüh rungsform zu lösen ist,

Fig. 18 und 19 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Be triebs der dritten Ausführungsform,

Fig. 20 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 21 ist ein Schaltungsdiagramm der Zeichen- bzw. Vor zeichenbestimmungsschaltung, die in der vierten Ausführungs form verwendet wird,

Fig. 22 ist ein Zeitdiagramm zum Darstellen des Betriebs der Vorzeichenbestimmungsschaltung, während sich das Rota tionselement unbelastet dreht,

Fig. 23 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Vorzeichenbestimmungsschaltung, während sich das Rotations element unter einem negativen Drehmoment dreht,

Fig. 24 ist ein Zeitdiagramm zum Darstellen des Betriebs der Vorzeichenbestimmungsschaltung, während sich das Rota tionselement unter einem positiven Drehmoment dreht,

Fig. 25 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 26 und 27 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Be triebs der fünften Ausführungsform,

Fig. 28 ist eine schematische Ansicht, die ein Drehmoment erfassungssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 29 ist ein Schaltungsdiagramm der in der sechsten Ausführungsform verwendeten Vorzeichenbestimmungsschaltung, und

Fig. 30 und 31 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Be triebs der sechsten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Drehmomenterfassungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, welches ein Drehmoment auf ein Rotationselement 10 (z. B. eine Ausgangswelle eines automatischen Fahrzeuggetriebes) erfaßt, welches am linken Ende mit einer (nicht gezeigten) Antriebsquelle und am rechten Ende mit einer Last verbunden ist. Das Drehmomenterfassungssystem weist eine erste und eine zweite ringförmige Magnetschicht 12a bzw. 12b auf, die auf der äußeren Umfangsfläche des Rotationselement 10 ausge bildet sind. Ein erster und ein zweiter Magnetkopf 14a bzw. 14b sind nahe der äußeren Oberfläche des Rotationselement 10 jeweils gegenüberliegend der ersten bzw. der zweiten Magnet schicht 12a bzw. 12b angeordnet. Der erste und der zweite Magnetkopf 14a und 14b sind voneinander um eine vorbestimmte Entfernung L in axialer Richtung des Rotationselement 10 beabstandet. Ein dritter Magnetkopf 14c ist nahe der äußeren Oberfläche des Rotationselement 10 gegenüber der ersten Magnetschicht 12a angeordnet. Der dritte Magnetkopf 14c ist gegenüber dem ersten Magnetkopf 14a um einen vorbestimmten Winkel Ro (10 Grad in dieser Ausführungsform) in einer um fänglichen Richtung des Rotationselement 10 winkelmäßig beabstandet. Eine Aufzeichnungsschaltung 16 zeichnet Posi tionssignale Sw in denselben Phasen bzw. phasengleich auf der ersten und der zweiten Magnetschicht 12a und 12b über den ersten bzw. zweiten Magnetkopf 14a und 14b auf. Das Drehmomenterfassungssystem umfaßt weiterhin eine Kombination eines Verstärkers 18, einer Filterschaltung 20 und einer Wellenformgestaltungsschaltung bzw. Signalverlaufformungs schaltung 22, die die Positionssignale Sw über die Magnet köpfe eins bis drei 14a, 14b und 14c wiedergibt, einer Pha sendifferenzerfassungsschaltung 24, die die Phasendifferenz Δt zwischen den Positionssignalen erfaßt, die durch den ersten und den zweiten Magnetkopf 14a und 14b wiedergegeben werden, einer Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26, die die Zeitdifferenz t zwischen den Positionssignalen erfaßt, die durch den ersten und den dritten Magnetkopf 14a und 14c wiedergegeben werden, und einer Drehmomentberechnungsschal tung 28, die den Winkel der Torsion R des Rotationselementes 10 auf der Basis des Winkels Ro, der Phasendifferenz Δt und der Zeitdifferenz t berechnet und das auf das Rotationsele ment 10 wirkende Drehmoment T auf der Basis des Winkels der Torsion R berechnet.

Die Magnetschichten 12a und 12b können z. B. durch Aufbringen magnetischer Farbe, z. B. Farbe, die ausgebildet wird durch Verteilen von magnetischem Pulver wie Ferrit in einem Harz bindemittel wie Epoxitharz, auf der äußeren Oberfläche des Rotationselementes 10 oder durch Plattieren einer Magnet schicht, etwa aus Kobalt, auf die äußere Oberfläche des Rotationselementes 10 gebildet sein.

Das Spiel bzw. die Zwischenräume zwischen den Magnetköpfen 14a, 14b und 14c und der äußeren Oberfläche des Rotations elementes 10 betragen etwa 10 µm.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachstehend be schrieben.

Während sich das Rotationselement 10 unbelastet dreht, er zeugt die Aufzeichnungsschaltung 16 ein vorbestimmtes Im pulssignal und schickt es gleichzeitig an den ersten und den zweiten Magnetkopf 14a und 14b, wodurch Positionssignale (magnetische Muster) derselben Phase auf den Magnetschichten 12a und 12b aufgezeichnet werden. Die Positionssignale müs sen nicht in gleichmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung des Rotationselementes 10 aufgezeichnet werden, sondern können mit jeglichen Intervallen aufgezeichnet werden, so lange jedes Intervall breiter ist als ein Raum bzw. ein Ab stand, der durch den Winkel Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14c bestimmt ist. Obwohl das Positionssignal theoretisch ein einzelner Impuls sein kann, ist es oder besteht es vorzugsweise aus einer Anzahl von Impulsen, die in regelmäßigen Intervallen unter Berücksich tigung der Abtastzeit bei der darauffolgenden Berechnung des Drehmomentes, der Erfassungsgenauigkeit, der Rotationsge schwindigkeit des Rotationselementes 10 und dergleichen aufgezeichnet werden.

In dem unbelasteten Zustand sind die wiedergegebenen Signale Sa1 und Sb1, erhalten durch Wiedergeben der auf den magneti schen Schichten 12a und 12b aufgezeichneten Positionssignale über den ersten und den zweiten Magnetkopf 14a und 14b, phasengleich, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Wenn andererseits die Positionssignale auf den Magnetschich ten 12a und 12b über den ersten und den zweiten Magnetkopf 14a und 14b wiedergegeben werden, während sich das Rota tionselement 10 unter einer Belastung (Drehmoment) dreht, haben die wiedergegebenen Signale Signalverläufe, die eine Phasendifferenz Δt relativ zueinander zeigen, wie es in Fig. 3 zu sehen ist. Weiterhin hat das wiedergegebene Si gnal Sc1, welches erhalten wird durch Wiedergeben des auf der Magnetschicht 12a aufgezeichneten Positionssignals über den dritten Magnetkopf 14c, einen Signalverlauf, der eine Zeitdifferenz t relativ zu dem wiedergegebenen Signal Sa1 aufweist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1 werden in den Verstärker 18 einge geben, um darin verstärkt zu werden, und dann werden hoch frequente Rauschkomponenten in der Filterschaltung 20 ent fernt. Hiernach werden sie der Signalverlaufformungs schaltung 22 eingegeben und in Rechtecksignale Sa2, Sb2 und Sc2 umgewandelt. Die Rechtecksignale Sa2 und Sb2, die erhal ten werden aus den Signalen Sa1 und Sb1, die durch den er sten und den zweiten Magnetkopf 14a und 14b wiedergegeben sind, werden in die Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 eingegeben. Die Rechtecksignale Sa2 und Sc2, die erhalten werden aus den Signalen Sa1 und Sc1, die durch den ersten und den dritten Magnetkopf 14a und 14c wiedergegeben werden, werden in die Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26 eingege ben. Die Phasendifferenz Δt zwischen den Rechtecksignalen Sa2 und Sb2 wird durch die Phasendifferenzerfassungsschal tung 24 erfaßt und ein Erfassungssignal S3, welches die Phasendifferenz Δt darstellt, wird an die Drehmomentberech nungsschaltung 28 gesendet. Die Zeitdifferenz t zwischen den Rechtecksignalen Sa2 und Sc2 wird durch die Zeitdifferenz erfassungsschaltung 26 erfaßt und ein Erfassungssignal S4, welches die Zeitdifferenz t darstellt, wird an die Drehmo mentberechnungsschaltung 28 gesendet.

Die Drehmomentberechnungsschaltung 28 berechnet den Winkel der Torsion R des Rotationselementes 10 auf der Basis des Winkels Ro, der Phasendifferenz Δt und der Zeitdifferenz t gemäß der folgenden Formel (2) und berechnet das Drehmoment T, welches auf das Rotationselement 10 wirkt, auf der Basis des Winkels der Torsion R gemäß der folgenden Formel (3).

R = (Δt/t) · Ro (2)

T = π²Gd⁴ · R/64L (3)

wobei G das Quer- bzw. Stirnmodul darstellt, d den Durch messer des Rotationselementes 10 darstellt und L die Entfer nung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetkopf 14a und 14b darstellt.

Gemäß der Formel (2) wird der Zeitfaktor durch den Ausdruck (Δ/t) ausgelöscht. Demgemäß kann der Winkel der Torsion R ohne Fehler erfaßt werden, selbst wenn die Positionssignale nicht als genau periodische Signale aufgezeigt werden. D.h., das Drehmoment kann auf der Basis des Winkels Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14c erfaßt werden, ohne durch die Rotationsgeschwindigkeit des Rota tionselementes 10 oder eine Schwankung derselben bei der Aufzeichnung beeinflußt zu werden.

Wie es sich aus der obigen Beschreibung ergibt, ist erfin dungsgemäß ein Bearbeiten oder Oberflächenbehandeln des Rotationselementes 10 oder eines zusätzlichen mechanischen Teiles wie eines Schlupfringes nicht erforderlich.

Demgemäß kann das Drehmomenterfassungssystem dieser Ausfüh rungsform klein sein und einfach in seinem Aufbau und kann das Drehmoment ohne Erfassungsfehler aufgrund von Montage fehlern oder Alterungserscheinungen erfassen. Selbst wenn die relativen Positionen des ersten und des zweiten Magnet kopfes 14a und 14b sich graduell bzw. allmählich aufgrund von Resttorsionsbelastungen des Rotationselementes 10 ver ändern, kann dies leicht durch neues Schreiben der Posi tionssignale kompensiert werden.

Obwohl in der ersten Ausführungsform der erste und der zwei te Magnetkopf 14a und 14b miteinander in axialer Richtung des Rotationselementes 10 ausgerichtet sind, können sie voneinander in umfänglicher Richtung des Rotationselementes 10 winkelmäßig versetzt sein.

Obwohl in dieser besonderen Ausführungsform die Positions signale, die auf der ersten und der zweiten Magnetschicht 12a und 12b aufgezeichnet werden, phasengleich sind, können sie unterschiedliche Phasen haben.

Obwohl in der ersten Ausführungsform die erste und die zwei te Magnetschicht 12a und 12b separat ausgebildet sind, kön nen sie einstückig ausgebildet werden.

Wenn das Rotationselement 10 selbst aus magnetischem Materi al wie einem Konstruktionsstahl S45C ausgebildet ist, müssen die Magnetschichten 12a und 12b nicht ausgebildet werden und die Positionssignale können direkt auf dem Rotationselement 10 aufgezeichnet werden.

Obwohl jeder der Magnetköpfe 14a bis 14c ein gewöhnlicher Magnetkopf sein kann, der einen Kern mit einem einzelnen Spalt 32 und eine Wicklung 36 aufweist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, kann ein Mehrspalt-Magnetkopf 40 mit einem Paar von Spalten 38a und 38c, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, als der erste und der dritte Magnetkopf 14a und 14c verwendet werden. Der Mehrspalt-Magnetkopf 40 hat eine Abschirmungs platte 42 zwischen den Spalten 38a und 38c. Der Raum bzw. Abstand W zwischen den Spalten 38a und 38c ist etwa 200 µm. Der Mehrspalt-Magnetkopf 40 wird verwendet, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Das Bezugszeichen S gibt ein über den Spalt 38a aufgezeichnetes Positionssignal an. Wie es aus Fig. 6 zu sehen ist, ist der Winkel Ro zwischen den Spalten 38a und 38c durch die folgende Formel gegeben.

Ro = 2tan^-1(W/d)

Unter Verwendung eines solchen Mehrspalt-Magnetkopfes kann die Zeitdifferenz t leicht erfaßt werden und das Drehmoment erfassungssystem kann kleiner aufgebaut werden. In dem Mehr spalt-Magnetkopf 40 kann der Abstand W zwischen den Spalten 38a und 38c hinreichend klein relativ zu dem Durchmesser d des Rotationselementes 10 sein und kann mit einer hohen Genauigkeit in der Größenordnung von µm gesteuert werden.

Demgemäß kann das auf das Rotationselement 10 wirkende Dreh moment T mit einem minimalen Montagefehler genau erfaßt werden. Obwohl der Mehrspalt-Magnetkopf 40, der in Fig. 5 gezeigt ist, vom sogenannten Drei-in-eins-Typ mit einer Abschirmungsplatte zwischen den zwei Spalten ist, kann ein sogenannter Mehrspalt-Magnetkopf 40′ vom Zwei-Spalt-Typ ohne Abschirmplatte auch verwendet werden, wie er in Fig. 7 ge zeigt ist.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 be schrieben.

Vorzugsweise werden die auf der ersten Magnetschicht 12a aufgezeichneten Positionssignale mit regelmäßigen Interval len und in so großer Anzahl wie möglich aufgezeichnet, wie oben beschrieben. Die Intervalle, mit denen die Positions signale aufgezeichnet werden, sollten größer sein als der Winkel Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14c, um die Zeitdifferenz t korrekt zu erfassen.

Zu diesem Zweck hat das Drehmomenterfassungssystem dieser Ausführungsform eine Rotationsgeschwindigkeitserfassungs schaltung 52 zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, und zwar zusätzlich zu den Elementen der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist. Weiterhin ist die Aufzeichnungs schaltung 16 bei dieser Ausführungsform ausgelegt, die Ei genschaften der auf der ersten Magnetschicht 12a aufgezeich neten Positionssignale gemäß der Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselement 10 derart zu verändern, daß das Dreh moment mit einer hohen Genauigkeit erfaßt werden kann, ohne durch Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit des Rota tionselementes 10 beeinflußt zu werden.

D.h., die Aufzeichnungsschaltung 16 gibt ein Referenzsignal Sw′ in der Form eines einzelnen Impulssignals aus, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und zwar an den ersten Magnetkopf 14a, während sich das Rotationselement 10 unbelastet dreht, und zeichnet das Referenzsignal Sw′ auf der ersten Magnetschicht 12a über den ersten Magnetkopf 14a auf. Zur selben Zeit wird das Referenzsignal Sw′ auch an die Rotationsgeschwindig keitserfassungsschaltung ausgegeben. In der Rotationsge schwindigkeitserfassungsschaltung 52 beginnt ein Zeitmeß zähler in Antwort auf den Eingang des Referenzsignals Sw′ zu zählen. Das auf der ersten Magnetschicht 12a aufgezeichnete Referenzsignal Sw′ wird durch den dritten Magnetkopf 14c wiedergegeben, wenn sich das Rotationselement 10 dreht, und das in Fig. 9 gezeigte wiedergegebene Signal SR′ wird der Rotationsgeschwindigkeitserfassungsschaltung 52 eingegeben.

Der Zeitmeßzähler hält in Antwort auf die Eingabe des wie dergegebenen Signals SR′ an und mißt die Zeit t₀, die das Rotationselement 10 braucht, um durch den Winkel Ro zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14c zu drehen. Dann berechnet die Rotationsgeschwindigkeitserfassungs schaltung 52 die Rotationsgeschwindigkeit V des Rotations elementes 10 gemäß der Formel

V = Ro · d/2t₀ (Ro in Radian) (4)

und gibt an die Aufzeichnungsschaltung 16 ein Rotationsge schwindigkeitssignal aus, welches die Rotationsgeschwindig keit V des Rotationselementes 10 darstellt.

Die Aufzeichnungsschaltung 16 löscht zunächst das Referenz signal Sw′ durch den ersten Magnetkopf 14a und zeichnet eine Vielzahl von Positionssignalen Sw (n1 bis n12) auf der er sten und der zweiten Magnetschicht 12a und 12b mit derselben Phase über den ersten und den zweiten Magnetkopf 12a und 12b auf, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Die Aufzeichnungsschal tung 16 bestimmt die Intervalle I (periodisch), die Impuls breite W und die Signalintensität H der Positionssignale Sw gemäß dem Rotationsgeschwindigkeitssignal und der Zahl der Impulse n, die für eine Umdrehung des Rotationselementes 10 aufzuzeichnen sind (n=12 bei dieser besonderen Ausführungs form).

Auf diese Weise können wiedergegebene Signale Sa1 und Sb1, die ähnlich zu jenen sind, die in Fig. 2 gezeigt sind, erhalten werden, während sich das Rotationselement 10 unbe lastet dreht, wie es in Fig. 10 gezeigt ist.

Dann wird das Drehmoment T auf das Rotationselement 10 auf dieselbe Weise berechnet wie in der ersten Ausführungsform.

Durch Bestimmen des Intervalls I (periodisch) der Positions signale Sw und der Zahl der Impulse n, die für eine Umdre hung des Rotationselementes 10 aufzuzeichnen sind, und zwar unter Erfüllung der folgenden Formeln, können die Intervalle der Positionssignale Sw, wie auf dem Rotationselement 10 aufgezeichnet, nicht schmaler sein als der Winkel Ro zwi schen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14b und die Zeitdifferenz t kann unabhängig von der Rotationsge schwindigkeit des Rotationselementes 10 korrekt erfaßt wer den.

I < Ro · d/2V (= t₀)

n < 2π/Ro

Wie es aus der obigen Beschreibung zu verstehen ist, kann bei dieser Ausführungsform, da die Intervalle I (periodisch) der Positionssignale Sw gemäß der Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10 so bestimmt werden, daß sie nicht kleiner sind als die Entfernung zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14b, das Drehmoment mit einer hohen Genauigkeit unabhängig von der Drehung des Rota tionselementes 10 korrigiert bzw. berechnet werden. Da die Impulsbreite W und die Signalintensität H weiterhin gemäß der Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10 bestimmt werden, können sie geeignet eingestellt werden, und zwar unabhängig von der Drehung des Rotationselementes 10, und eine Deformation bzw. Veränderung der wiedergegebenen Signale kann vermieden werden.

Obwohl in dieser Ausführungsform das Referenzsignal Sw′ in der Form eines einzelnen Impulses ausgebildet ist, kann es eine Vielzahl von Impulssignalen oder ein kontinuierliches Wellensignal aufweisen. Im letzteren Fall wird die Frequenz des wiedergegebenen Signals als die Referenz verwendet.

Obwohl in der zweiten Ausführungsform die Rotationsgeschwin digkeitserfassungsschaltung 52 mit dem ersten und dem drit ten Magnetkopf 14a und 14c des Drehmomenterfassungssystems verbunden ist, kann die Rotationsgeschwindigkeitserfassungs schaltung getrennt von dem Drehmomenterfassungssystem vor gesehen werden, wie es in Fig. 11 gezeigt ist.

In Fig. 11 umfaßt ein Rotationsgeschwindigkeitserfassungs system 62 eine ringförmige Magnetschicht 112, die auf der Umfangsoberfläche des Rotationselementes 10 vorgesehen ist, und zwar zusätzlich zu den Magnetschichten 12a und 12b des Drehmomenterfassungssystems (obwohl das Drehmomenterfas sungssystem in Fig. 11 nicht gezeigt ist), einen vierten und einen fünften Magnetkopf 114d und 114e, die der Magnet schicht 12 gegenüberstehen und voneinander in umfänglicher Richtung des Rotationselementes 10 um einen vorbestimmten Winkel R1 winkelmäßig voneinander beabstandet sind, eine Aufzeichnungsschaltung 116, die ein Referenzsignal Sd1 auf der Magnetschicht 112 über den vierten Magnetkopf 114d auf zeichnet, eine Kombination eines Verstärkers 118, einer Filterschaltung 120 und einer Signalverlaufformungsschaltung 122, die das Referenzsignal Sd1 als reproduzierte Signale Sd2 und Se2 über den vierten und fünften Magnetkopf 114d und 114e wiedergibt, einer Zeitdifferenzerfassungsschaltung 126, die die Zeitdifferenz t₀ zwischen den wiedergegebenen Signa len erfaßt, und einer Rotationsgeschwindigkeitserfassungs schaltung 64, die die Rotationsgeschwindigkeit V auf der Basis des Winkels R1 und der Zeitdifferenz t₀ berechnet.

Die Aufzeichnungsschaltung 116, der Verstärker 118, die Filterschaltung 120, die Signalverlaufformungsschaltung 122 und die Zeitdifferenzerfassungsschaltung 126 sind bezüglich Anordnung und Funktion ähnlich zu jenen in der ersten Aus führungsform und werden hier nicht beschrieben. Die Zeitdif ferenzerfassungsschaltung 126 und die Rotationsgeschwindig keitsberechnungsschaltung 64 sind in den Fig. 12 bzw. 13 gezeigt.

Das wiedergegebene Signal Sd2, welches durch den vierten Magnetkopf 114d wiedergegeben ist und in der Form eines Rechtecksignals vorliegt, wird in einen Setzanschluß eines Flip-Flops 76 der Rotationsgeschwindigkeitserfassungs schaltung 126 eingegeben, die in Fig. 12 gezeigt ist. Das wiedergegebene Signal Se2, welches durch den fünften Magnet kopf 114e wiedergegeben ist und in der Form eines Rechteck signals vorliegt, wird in einen Rücksetzanschluß des Flip- Flops 76 eingegeben. Der Ausgangsanschluß des Flip-Flops 76 ist mit einem Setzanschluß eines weiteren Flip-Flops 78 verbunden und der Q-Anschluß des Flip-Flops 78 ist mit einem der Eingangsanschlüsse einer UND-Schaltung 80 verbunden. Ein 10 MHz-Referenztakt, der durch einen Taktoszillator 66 er zeugt ist, wird in den anderen Eingangsanschluß der UND- Schaltung 80 eingegeben. Der Ausgangsanschluß der UND-Schal tung 80 ist mit einem Taktanschluß eines Zählers 70 verbun den. Der Zähler 70 zählt die Zeitdifferenz t₀ zwischen den Signalen Sd2 und Se2 mit dem Referenztakt und gibt das Er gebnis des Zählens an die Rotationsgeschwindigkeitserfas sungsschaltung 64 in der Form von parallelen 12 bit-Signalen aus.

Das Rotationsgeschwindigkeitserfassungssystem erfaßt die Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10 auf die Weise, wie es in Fig. 13 gezeigt ist.

Ein Mikrocomputer 68 der Rotationsgeschwindigkeitsberech nungsschaltung 64 führt zuerst eine Initialisierung aus und gibt ein Zählstartsignal START an den Zähler 70 der Zeitdif ferenzerfassungsschaltung 126 aus. Der Zähler 70 wird durch das Zählstartsignal START gesetzt und beginnt die Zeitdiffe renz t₀ zwischen den Signalen Sd2 und Se2 zu zählen. Der Mikrocomputer 68 wartet auf ein Zählstopsignal STOP von dem Zähler 70 und liest die Zeitdifferenz t₀ über eine Schnitt stelle IG 72 in Antwort auf den Empfang des Zählstopsignals STOP und berechnet dann die Rotationsgeschwindigkeit V auf der Basis der Zeitdifferenz t₀ gemäß der oben in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebenen Formel (4).

Hiernach transferiert der Mikrocomputer 68 das Ergebnis der Berechnung an einen D/A-Wandler 70, der die Rotationsge schwindigkeit V als ein Analogsignal ausgibt. Dann gibt der Mikrocomputer 68 das Zählstartsignal START erneut aus, um den oben beschriebenen Betrieb zu wiederholen.

Nun wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung unter Bezug auf die Fig. 15 bis 19 beschrieben.

In der ersten und der zweiten Ausführungsform sind die Posi tionssignale Sw, die über den ersten und den zweiten Magnet kopf 14a und 14b auf der ersten und der zweiten Magnet schicht 12a und 12b aufgezeichnet sind, phasengleich. Sie müssen jedoch nicht phasengleich sein, sondern es ist von Vorzug, daß das Positionssignal Sw, welches durch den zwei ten Magnetkopf 12b aufgezeichnet ist, in der Phase um eine vorbestimmte Zeit relativ zu dem Positionssignal Sw verzö gert ist, welches durch den ersten Magnetkopf 12a aufge zeichnet ist.

D.H., wenn die Positionssignale Sw, die auf der ersten und der zweiten Magnetschicht 12a und 12b aufgezeichnet sind, phasengleich bzw. -verschieden sind, verzögern sich die wiedergegebenen Signale Sb1 von dem zweiten Magnetkopf 14b um eine Phasendifferenz Δt relativ zu dem von dem ersten Magnetkopf 14a wiedergebenen Signalen Sa1, solange ein posi tives Drehmoment auf das Rotationselement 10 wirkt, wie es in Fig. 16 gezeigt ist. Die Phasenverzogerung ist hinrei chend klein relativ zu der Verzögerung (um einen Betrag entsprechend zu der Zeitdifferenz t) der Phase der von dem dritten Magnetkopf 14c wiedergebenen Signale Sc1 relativ zu den von dem ersten Magnetkopf 14a wiedergegebenen Signalen Sa1. Demgemäß kann, solange ein positives Drehmoment auf das Rotationselement 10 wirkt, eine korrekte Kombination der wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1 erhalten werden durch Auswählen der Signale auf der Basis der wiedergegebe nen Signale Sa1, wenn sich das Rotationselement 10 in der regulären Richtung dreht, und auf der Basis der wiedergege benen Signale Sc1, wenn sich das Rotationselement 10 in die entgegengesetzte Richtung dreht. Wenn jedoch ein negatives Drehmoment auf das Rotationselement 10 wirkt, gehen die wiedergegebenen Signale Sb1 relativ zu den wiedergegebenen Signalen Sa1 um die Zeitdifferenz t vor, wie es in Fig. 17 gezeigt ist, und demgemäß, wenn die Signale auf die oben be schriebene Weise ausgewählt werden, kann eine korrekte Kom bination der wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1 nicht erhalten werden.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Verzögerungsschaltung 54 zusätzlich zu den Elementen der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 8 gezeigt ist, vorgesehen und die über den zweiten Magnetkopf 14b aufgezeichneten Positionssignale werden absichtlich um eine vorbestimmte Zeit Δt₀ relativ zu den Positionssignalen phasenverzögert, die durch den ersten Magnetkopf 14a aufgezeichnet sind, so daß die wiedergegebe nen Signale Sb1 um eine vorbestimmte Zeit Δt₀ relativ zu den wiedergegebenen Signalen Sa1 phasenverzögert sind, während sich das Rotationselement 10 unbelastet dreht. Bei dieser Anordnung kann eine korrekte Kombination der wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1 unabhängig davon erhalten werden, ob das auf das Rotationselement 10 wirkende Drehmoment posi tiv oder negativ ist.

Fig. 18 zeigt die Erfassungszeit der wiedergegebenen Signa le Sa1, Sb1 und Sc1, während sich das Rotationselement 10 bei dieser Ausführungsform unbelastet dreht. D.H., da die Positionssignale auf der zweiten Magnetschicht 12b relativ zu den Positionssignalen auf der ersten Magnetschicht 12a um Δt₀ bei der Aufzeichnung phasenverzögert sind, liegen die wiedergegebenen Signale Sb1 immer zwischen den wiedergegebe nen Signalen Sa1 und Sc1, und zwar unabhängig davon, ob sich das Rotationselement 10 belastet oder unbelastet dreht.

Demgemäß kann bestimmt werden, daß die Kombination der wie dergegebenen Signale nur korrekt ist, wenn ein wiedergegebe nes Signal Sb1 erfaßt wird, nachdem ein wiedergegebenes Signal Sa1 erfaßt wird (oder ein wiedergegebenes Signal Sc1 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotationselementes 10).

Wenn die Zeit Δt₀ jedoch ein festgelegter Wert ist, kann das wiedergegebene Signal Sb1, das einem gegebenen wiedergege benen Signal Sa1 entspricht, nach dem wiedergegebenen Signal Sa1, welches nächst dem gegebenen wiedergegebenen Signal Sa1 liegt, erfaßt werden, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, wenn die Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10 an steigt und die Ausgangsperioden der wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1 über eine vorbestimmte Grenze verkürzt werden. Dies führt zu einer falschen Kombination der wie dergegebenen Signale.

Demgemäß wird bei dieser Ausführungsform die Zeit Δt₀ gemäß der Rotationsgeschwindigkeit V des Rotationselementes 10 verändert. Die Zeit Δto muß nur kürzer sein als die Ausgang speriode der wiedergegebenen Signale Sa1, es ist jedoch von Vorzug, daß die Zeit Δt₀ so eingestellt wird, daß die wie dergegebenen Signale Sb1 immer zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sc1 liegen, d. h., die Zeit Δt₀ ist kürzer als die Zeitdifferenz t und größer als 0. Wenn die Zeit Δt₀ so eingestellt wird, kann bestimmt werden, daß die Kombina tion der wiedergegebenen Signale nur korrekt ist, wenn ein wiedergegebenes Signal Sb1 nach der Erfassung eines wieder gegebenen Signals Sa1 erfaßt wird (oder nach der Erfassung eines wiedergegebenen Signals Sc1 in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung des Rotationselementes 10).

Bei dieser Ausführungsform wird ein Rotationsgeschwindig keitssignal, welches die Rotationsgeschwindigkeit V dar stellt, wie sie gemäß der Formel (4) berechnet ist, von der Rotationsgeschwindigkeitserfassungsschaltung 52 an die Ver zögerungsschaltung 54 ausgegeben. Die Verzögerungsschaltung 54 bestimmt die Zeit Δt₀ auf der Basis des Rotationsgeschwin digkeitssignals und des Winkels Ro und gibt das von der Aufzeichnungsschaltung 16 gegebene Positionssignal Sw nach einer Zeitverzögerung Δt₀ an den zweiten Magnetkopf 14b aus.

Wenn die Zeit Δt₀ auf die Hälfte der Zeitdifferenz (Δt₀=t/2) eingestellt wird, kann der Erfassungsbereich der Phasendif ferenz Δt gleichförmig sein, und zwar unabhängig davon, ob das auf das Rotationselement 10 wirkende Drehmoment positiv oder negativ ist. Die Zeit Δt₀ kann jedoch auch in Abhängig keit von den Eigenschaften des Rotationselementes 10 einge stellt werden. D.h., in dem Fall, bei dem das positive Dreh moment groß, das negative Drehmoment jedoch nicht groß sein kann, kann die Zeit Δt₀ so eingestellt werden, daß sie etwas kürzer ist als eine Hälfte der Zeitdifferenz t.

Nun wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung unter Bezugnahme auf die Fig. 20 bis 26 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Vorzeichenbestimmungs schaltung 56, die die Richtung der Belastung (des Drehmomen tes), das auf das Rotationselement 10 wirkt, bestimmt, zu sätzlich zu den Elementen der dritten Ausführungsform vor gesehen, die in Fig. 15 gezeigt ist. Die Rechtecksignale Sa2 bis Sc2, die erhalten werden durch Formen der wiederge gebenen Signale Sa1 bis Sc1, die durch die Magnetköpfe eins bis drei 14a bis 14c wiedergegeben sind, werden der Vorzei chenbestimmungsschaltung 56 eingegeben. Der Ausgang der Vorzeichenbestimmungsschaltung 56 wird der Drehmomentberech nungsschaltung 28 als ein Vorzeichenbestimmungsflag F einge geben.

Fig. 21 zeigt ein Beispiel der Vorzeichenbestimmungsschal tung 56 und die Fig. 22 bis 24 sind Zeitdiagramme zum Erläutern des Betriebs der Vorzeichenbestimmungsschaltung 56. Die Vorzeichenbestimmungsschaltung 56 umfaßt drei Flip- Flops 82, 84 und 86, einen Taktoszillator 88, ein Paar von UND-Schaltungen 90 und 92, vier Inverter 94, 96, 98 und 100 und einen Aufwärts/Abwärtszähler 102.

Bei dieser Ausführungsform setzt die Verzögerungsschaltung 54 die Verzögerungszeit Δt₀ auf die Hälfte der Zeitdifferenz t zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sc1, die durch den ersten und den dritten Magnetkopf 14a und 14c wiedergegeben werden. Während sich das Rotationselement 10 unbelastet dreht, ist die Beziehung bzw. Relation der wie dergegebenen Signale Sa1 bis Sc1 und der Rechtecksignale Sa2 bis Sc1 so wie es in Fig. 22 gezeigt ist und die Phasendif ferenz Δt₁₂ zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sb1 und die Phasendifferenz Δt₂₃ zwischen den wiedergegebenen Signalen Sb1 und Sc1 ist gleich der Verzögerungszeit Δt₀, die gleich der Hälfte der Zeitdifferenz t ist.

Das Rechtecksignal Sa2 wird an einen Setzanschluß des Flip- Flops 82 (Fig. 21) über die Inverter-Schaltung 94 angelegt und das Rechtecksignal Sb2 wird an einen Rücksetzanschluß des Flip-Flops 82 und einen Setzanschluß des Flip-Flops 84 über den Inverter 96 angelegt. Weiterhin wird das Rechteck signal Sc2 an einen Rücksetzanschluß des Flip-Flops 84 über den Inverter 98 angelegt.

Der Ausgang des Flip-Flops 82 wird der UND-Schaltung 92 zusammen mit dem Ausgang des Taktoszillators 88 zugeführt und der Ausgang der UND-Schaltung 90 wird einem Aufwärts zählanschluß des Zählers 102 zugeführt. Der Ausgang des Flip-Flops 84 wird der UND-Schaltung 92 zusammen mit dem Ausgang des Taktoszillators 88 zugeführt und der Ausgang der UND-Schaltung 92 wird einem Abwärtszählanschluß des Zählers 102 zugeführt.

Weiterhin wird das Rechtecksignal Sa2 an einen Rücksetzan schluß des Zählers 102 und einen Rücksetzanschluß des Flip- Flops 86 über die Inverter-Schaltung 100 angelegt und ein Übertrag (borrow)-Signalausgang des Zählers 102 wird an einem Setzanschluß des Flip-Flops 86 angelegt.

Wenn das Rechtecksignal Sa2 in die Vorzeichenbestimmungs schaltung 56 eingegeben wird, werden der Zähler 102 und das Flip-Flop 86 zurückgesetzt und zur selben Zeit beginnt der Zähler 102 sofort mit dem Aufwärtszählen. Wenn darauffolgend das Rechtecksignal Sb2 eingegeben wird, wird das Zählen des Zählers 102 auf das Abwärtszählen umgesetzt und das Abwärts zählen wird in Antwort auf die darauffolgende Eingabe des Rechtecksignals Sc2 beendet.

Demgemäß sind im unbelasteten Zustand Δt₁₂, Δt₂₃ und Δt₀ gleich und es wird kein Übertragsignal von dem Zähler 102 ausgege ben, wie in Fig. 22 gezeigt, wodurch das Flip-Flop 86 zu rückgesetzt bleibt und das Vorzeichenbestimmungsflag F 0 bleibt.

Wenn ein negatives Drehmoment auf das Rotationselement 10 wirkt, sind die Werte von Δt₁₂, Δt₂₃ und Δt₀ in dieser Reihen folge größer werdend (Δt₁₂<Δt₂₃<Δt₀) und der Wert des Zählers 102 ist negativ, wodurch das Übertragsignal erzeugt wird, um das Flip-Flop 86 zu setzen und das Vorzeichenbestimmungsflag F auf eins zu setzen. Daß das Vorzeichenbestimmungsflag F gleich eins ist, stellt dar, daß das Drehmoment auf das Rotationselement 10 negativ ist.

Wenn andererseits ein positives Drehmoment auf das Rota tionselement 10 wirkt, sind die Werte von Δt₁₂, Δt₂₃ und Δt₀ absteigend in dieser Reihenfolge (Δt₁₂<Δt₂₃<Δt₀) und der Wert des Zählers 102 ist positiv, wodurch kein Übertragsignal erzeugt wird. Demgemäß bleibt das Flip-Flop 86 zurückgesetzt und das Vorzeichenbestimmungsflag F bleibt auf 0. Daß das Vorzeichenbestimmungsflag F 0 ist, stellt dar, daß das auf das Rotationselement 10 wirkende Drehmoment positiv ist.

Die Drehmomentberechnungsschaltung 28 berechnet den Winkel der Torsion R auf der Basis der Phasendifferenz Δt (gleich dem absoluten Wert der Differenz zwischen Δt₁₂ und Δt₀), der Zeitdifferenz t, des Winkels Ro und des Vorzeichenbestim mungsflags F aus der Vorzeichenbestimmungsschaltung 56 gemäß der folgenden Formel.

R = K · (Δt/t) · Δo (5)

wobei K ist gleich -1, wenn das Vorzeichenbestimmungsflag F gleich 1 ist, und ist gleich +1, wenn das Vorzeichenbestim mungsflag 0 ist. Dann berechnet die Drehmomentberechnungs schaltung 28 das Drehmoment T, welches auf das Rotations element 10 wirkt, auf der Basis des Winkels der Torsion R gemäß der zuvorgenannten Formel (2).

Wie es aus der obigen Beschreibung zu verstehen ist, kann nicht nur die Größe des Drehmomentes auf das Rotationsele ment 10 sondern auch dessen Richtung mit einer hohen Genau igkeit erfaßt werden.

Obwohl in dieser Ausführungsform die Verzögerungszeit Δt₀ gleich t/2 gesetzt ist, muß dies nicht so sein, solange der anfängliche Wert des Zählers 102 so eingestellt ist, daß er der eingestellten Verzögerungszeit Δt₀ entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist der anfängliche Wert des Zählers 102 auf 0 gestellt.

Nunmehr wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 25 bis 27 be schrieben.

Um einen Fehler bei der Berechnung des Drehmomentes durch die Drehmomentberechnungsschaltung 28 bei der ersten Aus führungsform zu verhindern, müssen die Phasendifferenz Δt, die durch die Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 erfaßt wird, und die Zeitdifferenz t, die durch die Zeitdifferenz erfassungsschaltung 26 erfaßt wird, richtig eins zu eins kombiniert werden. Im Ergebnis kann gemäß der ersten Aus führungsform das auf das Rotationselement 10 wirkende Dreh moment nur erfaßt werden, wenn eine Last in einer bestimmten Richtung wirkt, die durch die relative Position zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf 14a und 14c bestimmt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Zählersteuerschaltung 30 zusätzlich zu den Elementen der ersten Ausführungsform vor gesehen. Die wiedergegebenen Signale Sa1 bis Sc1 und die Rechtecksignale Sa2 bis Sc2 werden der Zählersteuerschaltung 30 eingegeben. Die Zählersteuerschaltung 30 steuert die Zähler der Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 und der Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26 synchron mit einem der wiedergegebenen Signale Sa1 bis Sc1, welches zuerst erfaßt wird, und mit einem von demselben, das zuletzt erfaßt wird.

Der Betrieb des Drehmomenterfassungssystems dieser Ausfüh rungsform ist wie folgt.

Es wird zunächst angenommen, daß sich das Rotationselement 10 in der durch den Pfeil in Fig. 4 gezeigten Richtung dreht, d. h., von dem ersten Magnetkopf 14a zu dem dritten Magnetkopf 14c.

In diesem Fall gibt die Zählersteuerschaltung 30 ein Rück setzsignal an die Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 und die Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26 synchron zu der Erfassung eines wiedergegebenen Signals Sc1 aus, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, während sich das Rotationselement 10 unbelastet dreht. Bei dieser Verarbeitung kann, falls ein Zeitgabefehler auftritt, ein solcher durch das Rücksetzsi gnal gelöscht werden.

Wenn eine Belastung auf das Rotationselement 10 wirkt, so daß eine Torsion in dem Rotationselement 10 in Richtung des Pfeils in Fig. 25 (ein negatives Drehmoment) erzeugt wird, wird eine Phasendifferenz Δt zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sb1 erzeugt, wie es als Erfassungssignale S3 in Fig. 27 gezeigt ist. Weiterhin wird eine Zeitdiffe renz t zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sc1 erzeugt, wie es als Erfassungssignale S4 in Fig. 27 gezeigt ist.

Die wiedergegebenen Signale Sa1, Sb1 und Sc1, die jeweils durch die Magnetköpfe eins bis drei 14a, 14b und 14c wie dergegeben werden, werden durch den Verstärker 18 verstärkt, und durch die Filterschaltung 20 der Signalverlaufformungs schaltung 22 eingegeben. Die Signalverlaufformungsschaltung 22 formt diese in Rechtecksignale Sa2, Sb2 und Sc2.

Die Rechtecksignale Sa2 und Sb2 werden der Phasendifferenz erfassungsschaltung 24 eingegeben und die Rechtecksignale Sa2 und Sc2 werden der Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26 eingegeben. Weiterhin werden alle Rechtecksignale Sa2 bis Sc2 der Zählersteuerschaltung 30 eingegeben. Die Zählersteu erschaltung 30 erzeugt ein Zählersteuersignal S5 (Fig. 27) auf der Basis von einem der wiedergegebenen Signale Sa1 bis Sc1, und zwar jenem, welches zuerst erfaßt wird, und einem von demselben, welches zuletzt erfaßt wird, und gibt es an die Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 und die Zeitdiffe renzerfassungsschaltung 26 aus.

Der Zähler der Phasendifferenzerfassungsschaltung 24 arbei tet synchron zu dem Zählersteuersignal S5 und erfaßt die Phasendifferenz Δt zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sb1 (Erfassungssignal S3 in Fig. 27). Der Zähler der Zeitdifferenzerfassungsschaltung 26 arbeitet synchron zu dem Zählersteuersignal S5 und erfaßt die Zeitdifferenz t zwi schen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sc1 (Erfassungs signal S4 in Fig. 27). Die Erfassungssignale S3 und 54 werden der Drehmomentberechnungsschaltung 28 eingegeben.

In der ersten Ausführungsform arbeitet die Phasendifferenz erfassungsschaltung 24 synchron zu der Zeitdifferenz t zwi schen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sc1, wie es sich aus Fig. 3 ergibt, und demgemäß kann, wenn das wiedergege bene Signal Sb1 vor dem wiedergegebenen Signal Sa1 erfaßt wird, die Phasendifferenz Δt zwischen den wiedergegebenen Signalen Sa1 und Sb1 nicht erfaßt werden. Da andererseits bei dieser Ausführungsform das Phasendifferenzsignal S3 synchron zu dem Zählersteuersignal S5 ist, können die Pha sendifferenz Δt und die Zeitdifferenz t sicher korrekt eins zu eins kombiniert werden.

Auch bei dieser Ausführungsform wird das Drehmoment T gemäß der Formel (3) berechnet.

Obwohl das Rotationselement 10 sich in der obigen Beschrei bung in Richtung des Pfeils in Fig. 25 dreht, kann, wenn sich das Rotationselement 10 in der entgegengesetzten Rich tung dreht, ein Erfassungsfehler aufgrund eines Zeitgabe fehlers vermieden werden durch Ausgeben des Rücksetzsignals der Zählersteuerschaltung 30, und zwar unbelastet, synchron zu den wiedergegebenen Signalen Sa1. Obwohl weiterhin in der obigen Beschreibung der Betrieb des Drehmomenterfassungs system der fünften Ausführungsform in Verbindung mit einer Belastung in einer Richtung beschrieben worden ist, kann das Drehmoment mit hoher Genauigkeit unabhängig von der Richtung der auf das Rotationselement 10 wirkenden Belastung gemäß der fünften Ausführungsform erfaßt werden.

Nun wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Er findung unter Bezug auf die Fig. 28 bis 31 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Vorzeichenbestimmungs schaltung 58, die die Richtung der Belastung auf das Rota tionselement 10 auf der Basis der Erfassungszeitgabe bzw. der Erfassungszeitpunkte der wiedergegebenen Signale Sa1 und Sb1 bestimmt, zusätzlich zu den Elementen der fünften Aus führungsform vorgesehen, die in Fig. 25 gezeigt ist.

Die Rechtecksignale Sa2 und Sb2 werden der Vorzeichenbestim mungsschaltung 58 eingegeben und das von der Vorzeichenbe stimmungsschaltung 58 ausgegebene Vorzeichenbestimmungsflag F wird der Drehmomentberechnungsschaltung eingegeben.

Wie es in Fig. 29 gezeigt ist, umfaßt die Vorzeichenbestim mungsschaltung 58 ein Flip-Flop 104 zum Ausgeben des Vor zeichenbestimmungsflags F und ein Paar von Invertern 106 und 108, die jeweils mit einem Paar von Eingangsanschlüssen des Flip-Flops 104 verbunden sind. Das Rechtecksignal Sa2 wird in einen Setzanschluß des Flip-Flops 104 über den Inverter 106 eingegeben und das Rechtecksignal Sb2 wird in einen Rücksetzanschluß des Flip-Flops 104 über den Inverter 108 eingegeben.

Nun wird der Betrieb der Vorzeichenbestimmungsschaltung 58 unter Bezug auf die Zeitdiagramme beschrieben, die in den Fig. 30 und 31 gezeigt sind.

Wenn ein negatives Drehmoment auf das Rotationselement 10 wirkt, wird das wiedergegebene Signal Sb1 vor dem wiederge gebenen Signal Sa1 erfaßt und demgemäß wird das Rechtecksi gnal Sb1 der Vorzeichenbestimmungsschaltung 58 vor dem Rech tecksignal Sa2 eingegeben. Demgemäß wird das Flip-Flop 104 zuerst durch das Rechtecksignal Sb2 zurückgesetzt und dann durch das Rechtecksignal Sa2 gesetzt, wodurch das Vorzei chenbestimmungsflag F mit dem Wert 1 an die Drehmomentbe rechnungsschaltung 28 ausgegeben wird.

Wenn andererseits ein positives Drehmoment auf das Rota tionselement 10 wirkt, wird das wiedergegebene Signal Sa1 vor dem wiedergegebenen Signal Sb1 erfaßt und demgemäß wird das Rechtecksignal Sa2 der Vorzeichenbestimmungsschaltung 58 vor dem Rechtecksignal Sb2 eingegeben. Demgemäß wird das Flip-Flop 104 zuerst durch das Rechtecksignal Sa2 gesetzt und dann durch das Rechtecksignal Sb2 zurückgesetzt, wodurch das Vorzeichenbestimmungsflag F mit dem Wert 0 an die Dreh momentberechnungsschaltung 28 ausgegeben wird.

Die Drehmomentberechnungsschaltung 28 berechnet den Winkel der Torsion R gemäß der Formel (5) und berechnet das Drehmo ment T auf das Rotationselement 10 gemäß der Formel (3).

Claims

1. Drehmomenterfassungssystem zum Erfassen eines auf ein Rotationselement (10) wirkenden Drehmomentes (T), mit
einem ersten Magnetkopf (14a), der nahe der Umfangs oberfläche des Rotationselementes (10) angeordnet ist und einem ersten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (12a) gegenübersteht, der auf der Umfangsoberfläche des Rotationselementes (10) vorgesehen ist,
einem zweiten Magnetkopf (14b), der nahe der Umfangs oberfläche des Rotationselementes (10) angeordnet ist und einem zweiten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (12b) gegenübersteht, der auf der Umfangsoberfläche des Rotationselementes (10) vorgesehen ist, wobei der zwei te Magnetkopf (14b) von dem ersten Magnetkopf (14a) um eine vorbestimmte Entfernung (L) in Längsrichtung des Rotationselementes (10) beabstandet ist,
einem dritten Magnetkopf (14c), der nahe der Umfangs oberfläche des Rotationselementes (10) angeordnet ist und dem ersten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (12a) gegenübersteht, wobei der dritte Magnetkopf (14c) von dem ersten Magnetkopf (14a) um einen vorbestimmten Winkel Ro in umfänglicher Richtung des Rotationselemen tes (10) winkelmäßig beabstandet ist,
einer Aufzeichnungseinrichtung (16), die ein erstes und ein zweites Positionssignal (Sw) jeweils über den er sten und den zweiten Magnetkopf (14a, 14b) auf dem ersten und dem zweiten magnetischen Aufzeichnungsab schnitt (12a, 12b) aufzeichnet, während sich das Rota tionselement (10) unbelastet dreht,
einer Wiedergabeeinrichtung (14a-14c), die das erste Positionssignal über den ersten und den dritten Magnet kopf (14a, 14c) und das zweite Positionssignal über den zweiten Magnetkopf (14b) wiedergibt, während sich das Rotationselement (10) belastet dreht,
einer Phasendifferenzerfassungseinrichtung (24), die die Phasendifferenz (Δt) zwischen den Positionssignalen (Sa1, Sb1) erfaßt, die von dem ersten und dem zweiten Magnetkopf (14a, 14b) wiedergegeben werden,
einer Zeitdifferenzerfassungseinrichtung (26), die die Zeitdifferenz (t) zwischen den Positionssignalen (Sa1, Sc1) erfaßt, die durch den ersten und den dritten Ma gnetkopf (14a, 14c) wiedergegeben werden,
einer Torsionswinkelberechnungseinrichtung (28), die den Winkel der Torsion (R) des Rotationselementes (10) berechnet, wenn dieses sich belastet dreht, und zwar auf der Basis des vorbestimmten Winkels (Ro), der Pha sendifferenz (Δt) und der Zeitdifferenz (t), und
einer Drehmomentberechnungseinrichtung (28), die das auf das Rotationselement (10) wirkende Drehmoment (T) auf der Basis des Winkels der Torsion (0) berechnet.

2. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Winkel der Torsion (R) des Rotationselementes (10) auf der Basis des Winkels (Ro) zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf (14a, 14c), der Phasendifferenz (Δt) und der Zeitdifferenz (t) gemäß folgender Formel be rechnet wird: R = (Δt/t) · Ro.

3. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 2, bei dem das auf das Rotationselement (10) wirkende Drehmoment (T) auf der Basis des Winkels der Torsion (R) gemäß folgen der Formel berechnet wird: T = π²Gd⁴ · R/64L,wobei G das Schubmodul des Rotationselementes (10) darstellt, wobei d den Durchmesser des Rotationselemen tes (10) darstellt und wobei L die Entfernung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetkopf (14a, 14b) dar stellt.

4. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Aufzeichnungsabschnitte (12a, 12b) ausge bildet sind durch Ausbilden von Schichten von magneti schem Material auf der Umfangsoberfläche des Rotations elementes (10).

5. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Rotationselement (10) aus magnetischem Material herge stellt ist und die magnetischen Aufzeichnungsabschnitte (12a, 12b) Teile der Umfangsoberfläche des Rotations elementes (10) sind.

6. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der erste und der dritte Magnetkopf (14a, 14c) in der Form eines einzelnen Mehrspaltmagnetkopfes (40) mit einem Paar von Spalten (38a, 38c) ausgebildet sind.

7. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Rotationsgeschwindigkeitserfassungsein richtung (52; 62) aufweist, die die Rotationsgeschwin digkeit (V) des Rotationselemerites (10) erfaßt, und eine Signaleigenschaftveränderungseinrichtung aufweist, die die Eigenschaften der auf dem ersten und dem zwei ten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (12a, 12b) aufgezeichneten Positionssignale (Sa1-Sc1) gemäß der Rotationsgeschwindigkeit (V) des Rotationselementes (10) verändert.

8. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Signaleigenschaftveränderungseinrichtung die Ausgabein tervalle der Positionssignale (Sa1-Sc1) verändert.

9. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Signaleigenschaftveränderungseinrichtung die Impuls breiten der Positionssignale (Sa1-Sc1) verändert.

10. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Signaleigenschaftveränderungseinrichtung die Intensitä ten der Positionssignale (Sa1-Sc1) verändert.

11. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Rotationsgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (62) eine Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung (116, 114d, 114e) aufweist, die ein Positionssignal über einen Magnetkopf (114d) auf einem magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (112) aufzeichnet, der auf dem Rotationselement (10) vorgesehen ist, und das Posi tionssignal durch einen Magnetkopf (114d, 114e) wieder gibt, und eine Rotationsgeschwindigkeitsberechnungs einrichtung (64) aufweist, die die Rotationsgeschwin digkeit (V) auf der Basis des bzw. der wiedergegebenen Positionssignal(e) (Se2, Sd2) berechnet.

12. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 11, bei dem die Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung ein Paar von Magnetköpfen (114d, 114e) aufweist, die win kelmäßig voneinander um einen vorbestimmten Winkel (Bo) in umfänglicher Richtung des Rotationselementes (10) beabstandet sind, und wobei die Rotationsgeschwindig keitsberechnungseinrichtung (64) die Rotationsgeschwin digkeit (V) auf der Basis des vorbestimmten Winkels (Ro) und der Zeitdifferenz (to) zwischen wiedergegebe nen Positionssignalen (Sd2, Se2) berechnet, die erhal ten werden durch Wiedergeben des Positionssignals über beide der Magnetköpfe (114d, 114e), welches durch einen der Magnetköpfe (114d) aufgezeichnet worden ist.

13. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 12, bei dem der erste Magnetkopf (14a) auch den einen der Magnet köpfe (114d) bildet und der dritte Magnetkopf (14c) den anderen der Magnetköpfe (114e) bildet.

14. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 12, bei dem der magnetische Aufzeichnungsabschnitt (112), auf dem die Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung (116, 114e, 114d) das Positionssignal aufzeichnet, zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten magnetischen Aufzeichnungsabschnitt (12a, 12b) auf der Umfangsober fläche des Rotationselementes (10) ausgebildet ist und das Paar von Magnetköpfen (114d, 114e) der Rotations geschwindigkeitserfassungseinrichtung zusätzlich zu dem ersten und dem dritten Magnetkopf (14a, 14c) vorgesehen ist.

15. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 7, welches weiterhin eine Verzögerungseinrichtung (54) aufweist, die das durch den zweiten Magnetkopf (14b) aufgezeich nete Positionssignal (Sb1) in der Phase um eine vor bestimmte Zeit (Δt₀) relativ zu dem Positionssignal (Sa1) verzögert, welches durch den ersten Magnetkopf (14a) aufgezeichnet ist, so daß das durch den zweiten Magnetkopf (14b) wiedergegebene Wiedergabesignal (Sb1) eine vorbestimmte anfängliche Phasendifferenz (Δt₆) relativ zu den durch den ersten Magnetkopf (14a) wie dergegebenen Signalen (Sa1) aufweist.

16. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 15, welches weiterhin eine Belastungsrichtungsbestimmungseinrich tung (56) aufweist, die die Richtung der auf das Rota tionselement (10) wirkenden Belastung bestimmt.

17. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 16, bei dem die Belastungsrichtungsbestimmungseinrichtung (56) die Richtung der auf das Rotationselement (10) wirkenden Belastung auf der Basis eines Vergleichs der anfäng lichen Phasendifferenz und der Phasendifferenz (Δt₀) zwischen den wiedergegebenen Positionssignalen (Sa1, Sb1) bestimmt, die jeweils durch den ersten und zweiten Magnetkopf (14a, 14b) wiedergegeben sind.

18. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 16, dem die Belastungsrichtungsbestimmungseinrichtung (56) die Richtung der Belastung, die auf das Rotationselement (10) wirkt, auf der Basis des Vergleiches der Differenz (t₁₂) zwischen den Zeiten, bei denen die durch den er sten und den zweiten Magnetkopf (14a, 14b) wiedergege benen Positionssignale (Sa1, Sb1) erfaßt werden, und der Differenz (t₂₃) zwischen den Zeiten bestimmt, bei denen die durch den zweiten und den dritten Magnetkopf (14b, 14c) wiedergegebenen Positionssignale (Sb1, Sc1) erfaßt werden.

19. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Erfassungszeitsteuereinrichtung (30) aufweist, die die Erfassungszeiten der Phasendifferenz erfassungseinrichtung (24) und der Zeitdifferenzerfas sungseinrichtung (26) in Synchronisation zu einem der durch den ersten bis dritten Magnetkopf (14a-14c) wie dergegebenen Signale (Sa1-Sc1), welches zuerst erfaßt ist, und zu einem der durch den ersten bis dritten Magnetkopf (14a-14c) wiedergegebenen Signale (Sa1-Sc1) steuert, welches zuletzt erfaßt wird.

20. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 19, bei dem die Erfassungszeitsteuereinrichtung (30) Zähler (70) in der Phasendifferenzerfassungseinrichtung (24) und der Zeitdifferenzerfassungseinrichtung (26) steuert.

21. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 19, welches weiter eine Belastungsrichtungsbestimmungseinrichtung (58) aufweist, die die Richtung der auf das Rotations element (10) wirkenden Belastung bestimmt.

22. Drehmomenterfassungssystem nach Anspruch 21, bei dem die Belastungsrichtungsbestimmungseinrichtung (58) die Richtung der auf das Rotationselement (10) wirkenden Belastung gemäß der Erfassungszeit der wiedergegebenen Positionssignale (Sa1, Sb1) bestimmt, die jeweils durch den ersten und zweiten Magnetkopf (14a, 14b) wiederge geben werden.